近年不少科學家致力研究新電池種類，期望能使用更少能源就能締造更高電量外，也希望帶來更長的電池續航力。近來科技界熱談的鋰空氣電池，因其備有超高理論能量密度、輕巧重量的特質，被不少科學家看好，能成為日后重要電池類型，不過現階段還是開發當中。

不過近日鋰空氣電池取得突破性發展，加拿大知名學府滑鐵盧大學科研團隊解決了鋰空氣電池兩大最具挑戰的問題，不只首度實現四電子轉換，也讓鋰空氣電池儲能增加50%。

鋰空氣電池陽極（負極）采用金屬鋰，陰極（正極）材料則是空氣中重量幾乎可不計的氧。而鋰離子電池的陽極通常為石墨，陰極為鋰化合物，為了讓鋰離子在移動時可以安穩嵌入陰極，需要打造一個更大更重的結構去“收納”鋰離子，也因此電池容量有限，讓鋰離子電池的能量密度一直過不去門坎。

但鋰空氣電池的理論能量密度卻能遠遠超過其他電池，比現有鋰離子電池高5—10倍，接近汽油的能量密度，也就是說，如果鋰空氣電池有一天成功商業化，電動車將擁有媲美汽油車的續航里程。

有科學家也將鋰空氣電池稱為鋰氧電池，與鋰硫電池并列新興應用的首選高能可充電電池，一篇發表于2017年英國化學學會《再生能源與燃料》期刊的論文表示，鋰硫電池已被引入能量儲存市場，而鋰氧電池的實用原型已開發出來，兩種電池都在迅速發展當中。

但是鋰空氣電池有兩大嚴重缺點，第一個是電化學過程中形成的中間體：超氧化鋰和過氧化鋰會從內部降解電池；第二個是超氧化物在該過程中會消耗有機電解質，極大限制了電池循環周期壽命。

滑鐵盧大學化學系教授LindaNazar團隊因此決定將有機電解質換成更穩定的無機熔鹽，多孔碳陰極則換成二功能金屬氧化物觸媒，接著在150℃環境下實驗，發現中間體改形成較穩定的氧化鋰而不是過氧化鋰，這使得電池高度可逆，庫倫效率接近100%。此外，電池能保持優異充電特性，實現四電子轉移，進而可以多儲存50%能量。

但這款鋰空氣電池在實際應用前還有很長一段路要走，因為我們必須在電動車中將電池加熱到150℃它才能工作，麻省理工學院能源材料研究員YangShao-Horn在同期期刊評論中指出，這款鋰空氣電池也許可以作為飛機、特種的緊湊型動力源。

新研究發表在《科學》期刊。